計算機資訊系統/計算機網路導論

網路應用

GPS 衛星 NASA art-iif.crop

存在著許多不同型別的網路應用。首先也是最重要的就是網際網路，它是世界上最大的網路。其次，還有我們的電話，其中最古老的是POTS（普通舊式電話服務），它有一天可能會被更新的技術，行動電話所取代。行動電話已經存在了幾年，並且開始取代家庭電話線。行動電話可以分為兩組，蜂窩電話和衛星電話。手機透過與蜂窩塔通訊來工作。有些雙模手機允許你透過 WIFI 訊號打電話，並在超出 WIFI 範圍時切換到蜂窩訊號。衛星電話透過與太空中的衛星通訊來工作，這主要用於軍事領域，在某些地方蜂窩塔覆蓋幾乎不可能。雖然衛星電話可以在農村和山區使用，但它們的缺點是，當有暴風雨或濃雲時，你會失去訊號。衛星也用於GPS（全球定位系統）。GPS 透過在你的裝置和太空中的衛星之間傳輸資料來工作。它們的工作方式類似於聲納波。在訊號離開衛星後，你的確切位置將根據到達你的時間來確定。

除了跟蹤物體外，衛星和網路也開始在搜救 (SAR) 領域發揮更大的作用。大多數遠洋船隻和所有飛機都配備了某種型別的緊急信標。飛機攜帶緊急定位發射機 (ELT)，而船隻攜帶緊急位置指示無線電信標 (EPIRB)。在 2000 年代中期之前，這些裝置在 121.5 MHz 上發射訊號，這是國際緊急頻率，由 SAR 衛星監控。然而，在 2009 年 ，SAR 衛星停止監控 121.5 信標，轉而支援更新的 406 MHz 信標。這些裝置引導 SAR 團隊到墜機地點，但訊號中也嵌入了資料。這些資料包括信標所有者的姓名、飛機或船隻識別碼以及精確的 GPS 位置。這些功能也被用於個人定位信標 (PLB)。這些裝置小到可以放在口袋裡，但功能強大，足以向衛星傳送緊急訊號。徒步旅行者如果要前往偏遠地區，可以使用這些裝置。衛星網路的使用允許對這些裝置進行非常精確的跟蹤，並且可以在兩小時內將救援團隊帶到現場。

常見的 PLB

計算機網路由兩個或多個相互連線的計算機或硬體裝置組成，以便在共享硬體、軟體和資料之間建立連線。這一代人中，電話網路和計算機網路組成的網路組合也越來越普遍。由於聯網計算裝置沿著資料連線傳遞資料，因此資料能夠傳遞到其他網路。資料報、段或塊是數字網路上通訊的單元，通常稱為資料包。資料在需要時分解成更小的資料單元。一旦資料沿著資料連線傳輸，資料塊就會重新組裝成原始資料塊。資料的結構各不相同，具體取決於執行資料的協議。資料包的結構由報頭和有效負載組成。報頭包含有關傳輸相關資訊的標題。然而，有效負載包含資料包所攜帶的實際資料。計算機網路的範圍從小型私人網路到大型計算機網路。網際網路或全球資訊網是最大的計算機網路，它由透過網際網路訪問的互聯超文字文件系統組成。透過超連結，網際網路使用者可以訪問影像、文字、影片等。

監控系統是另一種形式的網路應用。這些系統專門用於定位特定的人、車輛或裝置，而不是像 GPS 那樣獲取地理資訊。但是，大多數監控系統使用 GPS 來定位其目標。例如，射頻識別 (或 RFID) 可用於定位體內植入 RFID 晶片的人或動物。RFID 最常被認可的是它能夠跟蹤植入晶片的寵物，但它也已進入人類醫療領域。事實上，英國的一些乳房植入物已植入晶片，以便醫生可以在手術完成後多年內讀取有關植入物的資訊。雖然這是這種晶片植入的社會原因，但似乎儲存在廉價伺服器上的醫療記錄更適合此目的。事實仍然是，RFID 晶片，大小約為一粒米，使用一塊小矽晶片和一根銅天線工作，這些晶片和天線會發射有關其所有者的個人資訊。這些資訊隨後會被電子網路接收，並將有關產品、攜帶產品的人員及其位置的資訊反饋給網路。它目前被用於跟蹤牛群和阿爾茨海默病患者，以及製造商生產的商品。其他監控系統包括車輛跟蹤軟體，例如著名的 OnStar。這種型別的網路應用已擴充套件到僱主可以使用公司車輛監視員工。透過簡單的安裝，最新的車輛跟蹤應用程式可以提供有關公司車輛地理位置、車輛速度甚至“緊急制動”事件的資訊。行動電話也沒有被排除在外。由於大多數當前的行動電話都具有獨立的 GPS 系統，因此人們可以跟蹤其計劃中個人的行動，以及他們自己的手機（如果被盜）。

視訊會議。

多媒體網路也呈爆炸式增長。這種型別的網路提供數字多媒體內容，例如電影、音樂和錄製的電視節目，以便在電話、個人電腦或電視上觀看。雖然大多數裝置已經內建了必要的功能，但有些裝置可能需要接收器。這種型別的網路中常見的換位功能將允許個人從一個地方下載內容並在另一個地方觀看，例如從電視到手機。類似地，視訊會議允許人們從不同的地點遠端互動。一個人不是即時播放電影，而是可以播放來自親戚或商業夥伴的影片流，他們可能身處全球各地。然後，他們可以像往常一樣互動和交談，同時即時檢視他人的舉止。此外，透過使用視訊會議，遠端醫療已被用於診斷和治療因貧困、地理位置或身體狀況而無法親眼見醫生的患者。醫生在現場人員的協助下，使用視訊會議進行測試，例如簡單的耳鼻喉檢查，在某些情況下甚至可以進行復雜的手術。

網路應用的一個相對較新的領域是**遠端手術**，或稱**腹腔鏡手術**。顧名思義，這種手術是在距離上進行的：即外科醫生並不與患者在同一個房間。外科醫生控制機械臂，由機械臂對患者進行手術。這種手術方式的一些優點是，它可以減輕外科醫生手抖的影響，外科醫生在整個手術過程中可以舒適地休息，並且外科醫生可以指定他希望執行的任務，並在機械臂實際執行任務之前確保其安全。最初，只有**計算機輔助手術**，外科醫生只坐在幾米遠的地方，但現在已經發展出了更遠距離的遠端手術：第一個遠端手術被稱為**林德伯格手術**，一名紐約醫生透過大西洋對一名法國患者進行了手術。遠端手術目前還不太普遍，但隨著時間的推移，它可能會在以下方面得到應用：為長期太空旅行中的宇航員進行手術，為戰場上或戰場附近計程車兵進行手術，或在偏遠地區和發展中國家協助或培訓外科醫生。未來將證明這些手術的實用性，但它們無疑是網路技術的一個例子，這種技術在幾十年前是不可想象的。

網路特性

網路包含許多不同的特性，這些特性定義了它們的執行方式以及它們的能力。這些特性包括拓撲結構、可擴充套件性或大小、架構和介質等因素。

網路拓撲結構

匯流排型拓撲結構

網路拓撲結構是指網路中不同節點如何連線以及它們如何通訊的方式。五種最常見的拓撲結構是網狀拓撲結構、星型拓撲結構、匯流排型拓撲結構、環形拓撲結構和樹形拓撲結構。在網狀拓撲結構中，裝置之間透過網路模式之間的許多冗餘互連進行連線。在星型拓撲結構中，裝置連線到中央計算機，節點透過中央計算機（即集線器）傳遞資料在網路中通訊。在匯流排型拓撲結構中，它連線區域網（LAN）上的所有裝置。匯流排網路價格不高，安裝簡便。在環形拓撲結構中，它由一個拓撲結構為環形的區域網組成。訊息沿著環形網路傳遞。在樹形拓撲結構中，它被認為是一種“混合”拓撲結構，結合了匯流排型拓撲結構和星型拓撲結構的特性。

網路架構

伺服器-客戶端網路

網路架構是網路的佈局。網路架構中的硬體、軟體、通訊協議和傳輸模式。 兩種主要的網路架構型別是伺服器-客戶端網路或客戶機-伺服器網路，以及對等網路（P2P）網路。伺服器-客戶端網路由客戶端和伺服器組成。伺服器是功能強大的計算機，能夠在本地網路中或甚至透過網際網路在個人計算機之間傳輸資料和資訊。 一些伺服器-客戶端網路可以針對特定目的進行設計，例如將給定區域內的所有計算機連線到印表機（列印伺服器），或者甚至包含資料，例如文件或其他型別的檔案（檔案伺服器）。對等網路是一種不使用中央伺服器的網路。相反，對等網路中的每臺計算機（或對等方）都允許自己使用其一些資源與整個網路共享。例如，計算機可以提供一些處理能力或頻寬，並與網路參與者共享。 網路架構在當今社會中發揮著至關重要的作用；因此，人們應該瞭解網路架構，以及不同的網路拓撲結構型別。

網路規模

網路規模由一些三個字母的縮略語定義：PAN、LAN、MAN 和 WAN。個人區域網路 (PAN) 是連線個人裝置的網路，例如藍牙耳機和揚聲器。區域網 (LAN) 是在較大的區域內使用的網路，例如公司大樓，但也可用於醫院或大學等地。然而，有些人更喜歡將大學和醫院的網路稱為校園區域網路 (CAN)，如果它們包含多個互連的 LAN。都會網路 (MAN) 用於連線城市內的計算機。最後，廣域網 (WAN) 是包含多個 LAN 並能夠連線跨洲際的計算機的網路。最大的廣域網是網際網路。有些人使用其他術語，例如全球區域網路 (GAN)，它是跨全球具有連線點的單個網路，通常用於連線大型公司，或者太陽系區域網路 (SSAN)，它是多個 GAN 的組合，用於連線單個太陽系內的行星。然而，這項技術目前尚不可用。

網路介質

網路介質是訊號在不同元件之間傳輸的實際路徑。這些路徑可以是物理電線（有線介質）或無線電訊號（無線介質）。

有線網路介質

用於網路介質的電線稱為電纜。最常見的幾種有線介質包括雙絞線、同軸電纜和光纖電纜。

雙絞線

雙絞線就是字面意思：兩根互相纏繞在一起的電線。這種設計有效，因為它產生透過電線流動的電流，這會在電線周圍產生一個圓形磁場，從而提高效能。與相鄰電線相比，纏繞在一起的電線有助於避免串擾（有時由電線產生的噪聲/干擾）。雙絞線有兩種子型別：無遮蔽雙絞線 (UTP) 和遮蔽雙絞線 (STP)。雙絞線最常用於 LAN，例如電話通訊。

同軸電纜剖面圖

同軸電纜

同軸電纜由三個部分組成：內部電線、絕緣層和外部遮蔽層。內部電線由兩個導電元件組成，主要是銅，覆蓋它的是一層柔性絕緣層。第二層是編織的（編織的）銅或金屬箔，充當第二條電線和遮蔽層，以減少外部干擾的數量。最後，有一層電纜外套覆蓋第二條電線。

光纖電纜

光纖電纜由數百根透明的玻璃或塑膠光纖組成，這些光纖的尺寸與人的頭髮相當。資料透過光脈衝以每秒數十億位的速度傳輸。這是最新也是最快的電纜型別，雖然它是最昂貴的，但它開始取代其他型別，因為它高速的優勢被認為是值得的。 它們提供更高的頻寬，並且可以比有線電纜傳輸更遠距離的資料。它們也不容易受到干擾，不需要特殊的遮蔽來避免干擾。此外，由於光纖電纜使用光傳輸資訊，因此它們減少了對訊號放大器的需求；光可以在沒有衰減的情況下傳播更遠的距離。

無線網路介質

Mvdl-logo

除了有線網路之外，還有無線網路。無線網路使用無線電訊號透過空氣傳輸資料，使兩個或多個裝置之間能夠進行通訊，而無需物理電纜。這使得人們可以從幾乎任何地方傳送電子郵件或瀏覽網際網路，只要有可用的無線網路。如今，許多裝置都能夠使用這項技術，例如個人電腦、筆記型電腦、移動裝置、伺服器和印表機。無線網路幾乎隨處可見，包括家庭和公共場所，例如圖書館、餐廳、咖啡館和機場。許多需要隨時隨地訪問網際網路的人通常會利用無線熱點。無線熱點是一個覆蓋範圍較小的區域，它提供可用的網路連線，允許訪問網際網路。

無線網路也有不同的型別。無線區域網 (WLAN) 是能夠為小型區域性區域提供網際網路訪問的網路，例如大學或圖書館。無線個人區域網 (WPAN) 允許在更小的範圍內連線裝置，通常在 30 英尺左右。這包括紅外技術，它可能存在於電視遙控器中，或者藍牙。無線都會網路 (WMAN) 允許在城市範圍內連線許多網路，例如高層建築或大型建築。無線廣域網 (WWAN) 是覆蓋範圍更廣的網路，例如城市或國家，可以透過衛星系統或天線站點訪問。

有線網路與無線網路媒體

這在商業環境中並不吸引人。

雖然在網路方面，世界可能正在轉向無線途徑，但它在連線方面真的是最佳方向嗎？讓我們深入瞭解每種網路媒體的優缺點。

有線連線的優點是安全、可靠、速度快。它們也比無線連線便宜得多。另一個優勢，特別是對於企業或企業來說，是有線連線可以控制。這帶來了安全性和生產力的優勢。有線連線的缺點是犧牲了空間和便攜性或移動性，以及實際的物理安全性維護。

這可能看起來很酷，但它安全嗎？

無線連線的優點是實際上沒有電纜。這提供了實際的物理自由來使用個人和辦公室裝置，並且具有環境整潔的優勢。但是，在安全、速度和可靠性方面也有一些缺點。

最佳組合可能是包含一些有線連線和一些無線連線的系統。混合環境可以平衡缺點並利用兩種型別的網路媒體的優勢。

電纜型別

有不同型別的電纜。連線計算機或網路到伺服器、路由器或調變解調器的電纜稱為乙太網電纜。乙太網電纜的演進始於同軸電纜無法滿足不斷增長和發展的網路需求。電纜按類別或簡稱為“Cat”列出。Cat 1 電纜主要用於電話調變解調器，資料傳輸速率高達 1Mbps。Cat 2、3 和 4 都可以支援計算機網路和電話通訊，最大容量分別為 4Mbps、10Mbps 和 16Mbps。當這些電纜從外殼中取出時，它們看起來非常相似。所有型別的 Cat 電纜中都存在相同的線，但是，每種版本的 Cat 電纜每英寸的纏繞次數都增加，因此減少了傳輸訊號中的電磁干擾。Cat 5 的引入徹底改變了網路，因為 Cat 5 成為標準，並且被歸類為“乙太網”，這意味著它能夠進行高速和高容量資料傳輸（10Mbps - 100Mbps），以及能夠調節傳輸以防止同時傳輸，從而導致取消。在 Cat 5 之後，推出了 Cat 5e。“e”代表“增強”。理論上，Cat 5e“千兆位”電纜的容量為 1000Mbps（1 千兆位）傳輸速率。這是透過更緊密地纏繞電線來實現的，從而減少了“串擾”或干擾，這些干擾會導致資料傳輸中斷。後來，推出了 Cat 6，在電纜的線段之間增加了物理隔離器，這在很大程度上減少了干擾，傳輸容量為 1000 Mbps（每秒 1 千兆位）。 自 2013 年以來，Cat 7、8 和 8.1 已經推出，但只適用於少數工業環境。

網路架構和網路拓撲

匯流排型拓撲結構

網路架構是網路的佈局。硬體、軟體、通訊協議和傳輸模式都包含在網路架構中。網路架構在當今社會發揮著至關重要的作用；因此，人們應該瞭解網路架構，以及不同型別的網路拓撲。 網路拓撲是指網路中不同的節點如何相互連線以及它們如何進行通訊。五種最常見的拓撲結構是網狀拓撲、星型拓撲、匯流排拓撲、環形拓撲和樹型拓撲。在網狀拓撲中，裝置透過網路模式之間許多額外的互連進行連線。在星型拓撲中，裝置連線到一臺中央計算機，節點透過中心計算機（即中央計算機）傳遞資料來進行網路通訊。在匯流排拓撲中，它將區域網 (LAN) 上的所有裝置連線在一起。匯流排網路價格不高，安裝方便。在環形拓撲中，它包含一個拓撲結構為環的區域網。訊息在環中傳播。在樹形拓撲中，它被認為是一種“混合”拓撲結構，它結合了匯流排和星型拓撲結構的特徵。

資料傳輸特性

資料傳輸

模擬訊號

資料傳輸是資料在通道上的實際傳輸。通道型別包括銅線、光纖、無線通訊通道、儲存介質和計算機匯流排。這些資料透過訊號傳輸，這些訊號可以是電訊號、無線電波、微波或紅外線。資料可以透過使用模擬和數字訊號兩種方式進行模擬傳輸。調變解調器可以改變和處理它接收到的數字資料。傳輸的資料可以來自鍵盤，它是資料來源。傳輸的資料也可以是模擬資料，例如來自手機，可以使用原始碼進行數字化。原始碼是計算機的指令，計算機可以讀取和解釋這些指令。

頻寬

頻寬是指在給定時間內可以傳輸的資料量。頻寬也稱為吞吐量。頻寬的衡量單位可以是每秒位元數 (bps)，也可以是每秒千位元數 (Kbps)，或者每秒兆位元數 (Mbps)，或者每秒吉位元數 (Gbps)。 頻寬是指連線的容量。具有更高頻寬的網路媒體將允許在給定時間內透過更多資料。因此，容量越大，效能越好。然而，這並不總是正確的，因為效能也取決於其他方面。文字資料需要最少的頻寬，而影片資料需要最多的頻寬。

模擬訊號與數字訊號

紅色是數字訊號，灰色是模擬訊號。

模擬訊號和數字訊號用於傳輸資訊，通常透過電訊號。模擬訊號是連續訊號，具有持續的波動，而數字訊號是由數字調製產生的離散時間訊號。模擬訊號用正弦波表示，正弦波平滑且連續，而數字訊號是方波，具有階梯形和離散性。^[28] 模擬訊號包括空氣中的人的聲音和類比電子裝置（AM 和 FM 收音機、舊電話）。數字訊號只有兩種電壓電平：高電平和低電平。^[29] 它是一種被轉換為位模式的電訊號。它在每個取樣點都有一個離散值。每個樣本用一系列位定義，這些位要麼是 0，要麼是 1。數字訊號用於計算機、CD、DVD 和其他數位電子裝置。模擬訊號處理可以在即時進行，並且消耗更少的頻寬，而數字訊號處理不能保證可以即時進行，並且消耗更多的頻寬來處理相同的資訊。數字訊號的優點是記錄不會隨著時間的推移而退化，並且可以透過查詢數字組中的模式來壓縮數字組。^[30]

傳輸型別和時序

網路資料傳輸

對於資料傳輸和網路介質，有兩種傳送資訊的方式。序列傳輸是透過一條路徑一次傳送一個位元的資料。例如，一個教室的學生排成一列，一次離開一個。序列傳輸的優點是隻需要一條線路，因此成本較低，至少與使用多條線路的並行傳輸相比。缺點是傳輸的整體成本。序列傳輸速度也不如並行傳輸快，因為位元是按順序傳輸的。^[31]

並行傳輸一次傳送一個位元組（或 8 位）的資料，但每個位元都走不同的路線。這是一種更高效的傳送或接收資料的方式。例如，並行傳輸可以被視為學生穿過學校的大走廊去往各自的教室。這種方式需要更多空間來更有效地接收資料。

同步、非同步和等時傳輸是三種不同的序列傳輸方式。同步傳輸是指以組和塊的形式傳輸資料，一個接一個。同步傳輸的優點是速度快，但缺點是需要緩衝，並確保傳送方和接收方具有相同的時鐘頻率。^[32] 非同步傳輸不像同步傳輸那樣廣泛使用，因為它是在準備就緒時傳送的。非同步傳輸的優點是，如果線路很短，這種方法更便宜，因為空閒時間很短。每個字元都是獨立的，不會在過程中被中斷。訊號也可以具有不同的位元率，傳輸可以儘快開始。最後，非同步傳輸可以一次傳送所有資料。然而，非同步傳輸的缺點是效率較低，速度較慢，因為位元之間有間隙。

資料還可以透過三種主要方式傳輸。單向傳輸是指資料只能在一個方向上傳輸。半雙工傳輸是指資料可以在兩個方向上傳輸，但一次只能在一個方向上傳輸。全雙工傳輸是指資料可以在兩個方向上雙向傳輸，並且可以同時進行。

交付方式

資料透過電路交換來傳遞，電路交換是指傳送方和接收方之間的一條特定路徑。電話系統就是一個電路交換的例子，因為這條路徑暫時只屬於這兩個人。一旦他們結束通話電話，這條路徑就可以供其他人使用。透過網際網路傳送資料稱為分組交換。傳送的訊息被分成“資料包”。在透過網際網路傳輸時，資料包包含從傳送方到接收方的所有資訊。傳輸完成後，資料包被重新組合以建立正確的訊息。

簽名特徵

特徵包括資料的物理傳輸，或數字位元流或數字化模擬訊號，透過點對點通訊通道（銅線、光纖、儲存介質和計算機匯流排）傳輸。資料以電磁訊號的形式表示，例如電壓、無線電波、微波或紅外訊號。其訊息以兩種方式之一表示。第一種稱為基帶傳輸，它透過使用線路程式碼的一系列脈衝來完成。第二種稱為通帶傳輸，它利用一組指定的連續變化波形，使用數字調製方法建立。無論使用哪種技術，接收機都必須與發射機同步。傳輸有兩種不同的型別：非同步和同步。在非同步傳輸中，兩個裝置的執行速度相對接近。這意味著，如果一次只發送少量資料，那麼只要接收機能夠與資料突發的起始部分同步，就可以成功同步。在同步傳輸中，每個資料塊中傳送的資料量大得多，資料塊中包含、之前或之後都有訊號，從而允許裝置協同同步。如今，大多數網路主幹流量都是同步的。^[33]

通訊協議和網路標準

TCP/IP 的定義和使用

這是所有 IP 地址如何相互連線的視覺表示。

乙太網線的示例

通訊協議和網路標準是必要的，以確定網路上的裝置如何通訊以及硬體和軟體製造商開發與其他產品一起工作的計算產品需要哪些要求。Techopedia，一個線上的計算裝置資源，將通訊協議解釋為“數字訊息格式和規則的正式描述。它們是計算機系統之間或內部交換訊息所必需的，並且在電信中是必需的。”^[34] 協議處理與資料包大小、傳輸速度、資料包序列控制、路由和地址格式相關的問題。這些只是協議和標準在計算裝置中處理的眾多問題中的一部分。一些流行的協議包括檔案傳輸協議 (FTP)、超文字傳輸協議 (HTTP) 和郵局協議 (POP3)。毫無疑問，如今最流行的通訊協議是 TCP/IP。TCP/IP 用於透過網際網路傳輸資料，它實際上是兩種協議的組合。等式中的 TCP 代表傳輸控制協議，它負責資料交付。IP 代表網際網路協議，它提供路由資訊和地址。TCP/IP 持續流行的原因有很多。其中一個原因是雙協議的靈活性，因為核心在過去 25 年中一直保持基本不變，即使網際網路的普及程度大幅增長。另一個原因是路由設計，因為 TCP/IP 是專門為促進資訊在任意複雜網路中的路由而設計的。^[35] 幾乎所有作業系統都內建了對 TCP/IP 協議的支援，這也是它們流行的一個重要因素。

與 IP 相關的潛在爭議之一是，當網際網路用完網際網路地址時出現的恐慌。最初的 IP 版本，稱為 IPv4，已經用完了所有可能的數字組合，因此沒有新使用者可以連線到網際網路… 直到 IPv6 問世。它使用 128 位地址，而 IPv4 僅使用 32 位地址，確保在很長一段時間內我們不會再次面臨網際網路地址用盡的風險。^[36]

乙太網（802.3）是應用最廣泛的有線網路標準。它通常用於區域網（LAN），採用雙絞線、同軸電纜或光纖電纜。乙太網有許多標準，每個標準都有最高速度。太位元乙太網標準是目前正在開發和改進的最新的標準。它將用於傳輸影片、數字X光片和其他數字醫療影像。為了使裝置連線到乙太網網路，裝置需要內建乙太網埠或透過擴充套件卡新增。乙太網供電（PoE）允許在乙太網網路的電纜中設定電力。這就是安全攝像頭在保持網路連線的同時獲取電力的方式。

Wi-Fi標準 (801.11)

擁有Wi-Fi網路的熱點將使用此標誌來吸引和取悅客戶。

Wi-Fi使用IEEE標準802.11，是一種非常流行的無線網路技術，使用無線電波為裝置提供無線網際網路連線。它也許是當今科技一代圍繞的最大主題。隨著技術的不斷發展，幾乎所有移動裝置現在都需要網際網路接入或無線網路標準，如Wi-Fi。因此，Wi-Fi硬體內置於幾乎所有行動式電腦、移動裝置，甚至其他行動式產品，如印表機、數碼相機、遊戲機等。因此，家庭、企業和公共熱點（機場、酒店、咖啡館）中Wi-Fi網路的普及率穩步增長。支援“漫遊”，連線到Wi-Fi網路的裝置能夠從一個接入點移動到另一個接入點，只要它在實際建築物或區域內或周圍。Wi-Fi網路的速度和強度取決於各種因素，例如Wi-Fi標準或使用的硬體。例如，當今應用最廣泛的Wi-Fi標準是802.11g和802.11n。801.11n是最新款的Wi-Fi標準，實際上是當今最快的標準，其資料傳輸速度是802.11g標準的五倍。

然而，儘管Wi-Fi似乎是繼電腦和網際網路之後第二項最佳的技術發明，但它確實有一些小的缺點，限制了它的最終用途。例如，Wi-Fi網路的覆蓋範圍有限；如果有人超出網路範圍，通常距離實際路由器300英尺，他們將失去與網路的連線。然後他們將不得不連線到下一個可用的Wi-Fi連線。Wi-Fi的另一個侷限性是，許多企業可能在物理上太大，無法用傳統的Wi-Fi網路覆蓋整個區域。但是，有一些稱為WiMAX或固定WiMAX的特殊網路連線，可以提供更長半徑的網際網路接入，從2到6英里不等。使用多個WiMAX塔，類似於手機塔，甚至可以為整個城市或任何地理區域提供覆蓋！

蜂窩標準

長期演進標誌

檔案：Iphone-5s-black.png

第四代技術

多年來，行動電話使用的技術發生了巨大變化，這已經不是什麼秘密了。最初只是一個移動磚塊，它迅速轉變為一個緊湊、高效且快速的蜂窩通訊裝置。然而，許多人並不知道這些裝置的代際細分。幾十年前，當第一代手機在1980年代釋出時，它只專注於語音通訊。直到第二代手機在幾年後，大約在1990年代，我們才開始看到資料和語音合二為一。這一代最出名的是它可以訪問全球移動通訊系統 (GSM) 和分碼多重進接 (CDMA)，這些系統極大地提高了速度和通訊，最高可達 14.4 Kbps。當第三代手機在2000年代出現時，我們看到公司開始使用分組交換和高達2 Mbps的接入速度。這讓我們來到了今天。全球的蜂窩公司開始使用4G技術，提供高達20 Mbps的出色速度。雖然20 Mbps 比3G 的速度快得多，3G 的速度低至 3.8 Mbps，但它並沒有達到第四代手機應該要求的 100 Mbps。第四代手機使用LTE（長期演進）技術或WiMAX技術，兩者都能提高行動網路的容量和速度。 這兩種技術彼此不相容，具體取決於您使用的手機運營商。目前，Sprint 正在使用 4G WiMAX，而 Verizon 和 AT&T 正在使用 4G LTE。 這是當今世界的一個必要條件，因為越來越多人購買移動智慧手機，並需要大量的手機資料傳輸。這些技術使用 OFDM（正交頻分複用），而不是 TDMA（分時多重進接）或 CDMA（分碼多重進接）。這種技術變化是手機市場接受的第三代和第四代手機之間的差異，因為 OFDM 速度更快、效率更高，儘管它不如原始規範快。 第四代手機的另一個優勢是它們仍然可以訪問許多消費者渴望的寬頻網際網路內容。希望在不久的將來，科技公司能夠真正為手機使用者提供速度高達100 Mbps的手機。隨著技術的不斷發展和擴充套件，它將把我們帶到哪裡？第五代技術將帶給我們什麼樣的技術奇蹟？

無線印表機

一臺普通的印表機

Wi-Fi是最流行的網路標準之一，它使用無線區域網。某些裝置具有Wi-Fi功能，有些可以連線到無線網路。當今應用最廣泛的裝置之一是無線印表機。然而，並非所有印表機都可以使用。現在的特殊印表機內建了Wi-Fi收發器，用於定位可用的網路。主要優點是多臺電腦可以列印到您想要的任何位置的印表機。另一個很大的優勢是，您可以避免使用USB線連線到電腦的所有裝置時產生的令人討厭的電線纏繞。與使用USB線手動下載軟體並連線相比，電腦透過Wi-Fi連線到印表機的速度要快得多。不過，需要注意的是，窗戶和門可能會影響訊號強度。安全性也是需要考慮的因素。一些印表機包含WPA（Wi-Fi受保護訪問）加密，如果他們激活了類似功能，則只允許特定的電腦連線。 令人難以置信的是，與市場上其他型別的電子產品相比，這些型別的印表機實際上價格合理。

網路硬體

網路介面卡偏好

網路介面卡或“網路介面卡”（NIC）用於將電腦連線到高速網路。最近製造的主機板已經內建了它們。否則，可以將NIC安裝到主機板上的開放式PCI擴充套件槽中。

調變解調器能夠將電腦的數字資料轉換為可以透過電話線傳送的模擬資料，並將傳入的模擬資料轉換為電腦可以處理的數字資料。質量更好的調變解調器能夠直接在卡上完成工作。眾所周知，它們比廉價調變解調器更快、更有效，想得通！

思科 EPC3010 型號

調變解調器一詞是調變解調器（modulator/demodulator）的縮寫。調變解調器用於連線網際網路服務提供商。它們在網際網路服務提供商和電腦之間傳輸資料。有幾種不同型別的調變解調器。模擬調變解調器可用於撥號連線。數字使用者線路或DSL和有線調變解調器用於高速寬頻連線。綜合業務數字網絡或ISDN調變解調器用於更高速的連線。

近年來，無線路由器發生了翻天覆地的變化。曾經只是將網際網路訊號廣播到家庭或辦公室的簡單工具，如今許多無線路由器擁有了更多功能和能力。它們可以提供多種頻率，以幫助避免干擾。它們可以設定成允許訪客訪問網路。有些甚至允許進行高階安全設定，並提供增強功能，例如家長控制，以限制對某些網站的訪問。另一個方便的功能是向裝置新增儲存功能。一些路由器允許連線外部儲存裝置，而另一些則內建儲存。許多路由器還具有用於控制它們的移動應用程式。在平板電腦和智慧手機的時代，能夠透過移動裝置控制網路設定至關重要。

連線裝置和網路的硬體

無線路由器

在連線裝置到網路以及連線網路到其他網路時，使用不同的配置。家庭網路配置的一個例子是星形拓撲結構，其中有一箇中央裝置為其他裝置提供連線。這個中央裝置，或稱為集線器，在連線到集線器的裝置（特別是計算機）之間，頻寬的可用性方面效率不高。更準確地說，**集線器**會導致不必要的流量積壓，因為它將接收到的所有內容都轉發到其他裝置。這可能是也可能不是問題，取決於網路的大小。小型網路在使用集線器作為中央裝置時不會遇到太多問題，但對於其他較大的網路，可能需要使用其他裝置。**交換機**更適合大型網路。與集線器類似，交換機允許裝置相互通訊。然而，交換機包含為單個裝置分配的埠，這使得為整體裝置更有效地分配頻寬。

**路由器**用於連線不同的網路。 由於它們在稱為路由表的儲存中維護配置資訊，因此路由器可以過濾傳入或傳出的流量。 **無線接入點**是允許裝置訪問網路的裝置。這與交換機一起可以在**無線路由器**中找到。這些路由器將有線和無線裝置連線到網路，然後將該網路連線到網際網路。另一個裝置是**網橋**，它只是連線兩個區域網段。一個例子是將遊戲機連線到家庭網路。

中繼器、範圍擴充套件器和天線

衛星天線

網路中繼器再生傳入的電氣、無線或光學訊號。如今，大多數資料傳輸依賴於乙太網或 Wi-Fi，這兩者都只能跨越有限的距離，之後訊號質量就會下降。中繼器的目標是幫助在長距離上傳輸可接受的訊號，而乙太網或 Wi-Fi 等示例卻難以做到。 雖然有線和無線網路都有中繼器，但無線網路的中繼器被稱為範圍擴充套件器。範圍擴充套件器通常在家中使用，以消除“死區”，即正常網路無法覆蓋的區域。範圍擴充套件器通常會無線連線到網路，然後重複無線訊號。增加網路範圍最可靠和最流行的方法之一是使用天線。天線非常有效，因為它們能夠將射頻轉換成交流電，反之亦然。最常見的天線型別是碟形天線，用於衛星通訊。一個天線使用示例可以在日常家庭屋頂上看到，那裡經常使用碟形天線來接收電視訊號

回顧

回顧定義

**模擬訊號**：一種訊號型別，其中資料由連續波表示。

**藍牙**：一種用於超短距離無線連線的網路標準；裝置在進入允許範圍後會自動連線。

**匯流排網路**：一個網路，由一根中央電纜構成，所有網路裝置都連線到該電纜。

**同軸電纜**：一種網路電纜，由一根中心導線構成，位於一個接地的圓柱形遮蔽層內，能夠高速傳輸資料。

**乙太網 (802.3)**：一種廣泛使用的有線區域網網路標準。

**外聯網**：一個至少部分可供授權的外部人員訪問的內部網。

**光纖電纜**：一種網路電纜，利用數百根細小的透明纖維，雷射在這些纖維上以光的形式傳輸資料。

**內部網**：一個私有網路，其設定類似於網際網路，可以透過網頁瀏覽器訪問。

**區域網 (LAN)**：一個網路，連線位於小地理區域（例如建築物內）的裝置。

**網狀網路**：一個網路，其中網路上的裝置之間存在多個連線，因此訊息可以沿著任何幾個可能的路徑傳輸。

**調變解調器**：一種使計算機能夠透過模擬網路介質進行通訊的裝置，例如透過電話線連線到網際網路。

**個人區域網 (PAN)**：一個用於互連以個人工作空間為中心的裝置的計算機網路。

**並行傳輸**：一種資料傳輸型別，其中資料位元組一次傳輸，位元組中的每個位都走不同的路徑。

**路由器**：一種將多個網路連線在一起的裝置；將資料包路由到它們在網路中的下一個位置，以有效地到達目的地。

**序列傳輸**：一種資料傳輸型別，其中位元組中的位一個接一個地沿著同一條路徑傳輸。

**虛擬專用網路 (VPN)**：網際網路上的一個私有、安全的路徑，為授權使用者提供透過網際網路安全訪問私有網路的方式。

**廣域網**：一個計算機網路，其中連線的計算機可能相距很遠，通常半英里或更遠的半徑。

**無線網路**：一個網路，其中計算機和其他裝置透過物理電纜連線到網路；資料通常透過無線電波傳送。

回顧問題

1.) 第三代計算機比早期的計算機世代更小、更可靠，透過利用_________，在一個小的矽晶片上集成了多個電晶體和電子電路。

2.) 一家小型企業需要一臺計算機，可以充當多個個人電腦的伺服器，並處理執行不同應用程式的多個使用者。最適合其需求的計算機類別是_________。

3.) 用於執行特定任務或應用程式（例如計算銀行賬戶利息、準備賬單或建立信件）的程式包含在_________中。

4.) 系統軟體的一個例子是_________。

5.) PC 相容機和 Mac 是兩種主要的個人計算機_________。

6.) 計算機網路的目的是允許計算機_________。

7.) 計算機以及我們每天使用的傳統裝置（如電話、電視和家用娛樂系統）已經開始合併成具有多種功能的單個單元；這種趨勢被稱為_________。

8.) 對計算機及其用途的基本瞭解被稱為_________。

9.) 計算機的四個主要操作是輸入、輸出、儲存和_________。

10.) 一種基於行動電話的移動裝置，可用於無線訪問網路和電子郵件，以及其他功能，例如拍攝數碼照片，通常被稱為_________。

回顧答案

答案 1.) 積體電路 2.) 中端伺服器 3.) 應用軟體 4.) Windows、Osx 和 Linux 5.) 平臺 6.) 相互通訊、共享軟體和共享硬體 7.) 融合 8.) 計算機素養 9.) 處理 10.) 智慧手機